[发明专利]光谱成像方法与系统

权利要求书

1.一种用于在重建被成像的物体的光谱数据时使用的成像系统，所述成像系统包括：

光学单元；

检测器，所述检测器具有对预定光谱敏感的像素阵列；以及

数据处理器，所述数据处理器用于接收和处理指示由所述像素阵列检测到的光的图像数据，并生成所述被成像的物体的重建的光谱数据；

其中，所述光学单元被配置且可操作用于在由所述像素阵列限定的成像平面上创建输入光场的光学图像的同时对所述输入光场施加预定编码，所述图像数据因此是所述预定编码和待确定的所述物体的光谱的函数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学单元包括编码器组件和成像透镜模块，所述编码器组件被配置用于施加所述预定编码，所述成像平面位于所述透镜模块的后焦平面中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述编码器组件被安置在所述透镜模块和所述成像平面之间的输入光的光路中。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述编码器组件相对于输入光传播方向安置在所述透镜模块的上游。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述编码器组件在透射模式或反射模式中可操作。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述检测器是单色检测器或彩色检测器。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，对所述输入光场施加的所述编码由所述光学单元的有效透射函数(EFT)定义。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括控制器，所述控制器被配置且可操作用于修改所述光学单元的有效透射函数(EFT)，从而修改施加到所述输入光场的所述编码并实现使用所述输入光场的不同编码来获取连续帧。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述编码器组件被配置用于向所述输入光施加角度编码。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述编码器组件包括色散单元。

11.根据权利要求10所述的系统，包括与所述色散单元和所述透镜模块中的至少一个相关联的控制器，用于执行以下操作中的至少一个：影响可调谐色散单元的色散图案、影响所述色散图案相对于所述光学单元的光轴的角位置、改变所述透镜模块的焦距以及移动所述透镜模块。

12.根据权利要求1到8中的任一项所述的系统，其中，所述检测器单元包括卷帘快门型检测器，以及所述光学单元被配置用于对输入光施加时变光谱编码。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述数据处理单元被配置用于利用所述卷帘快门型检测器的操作数据和指示所述时变光谱编码的时间模式的数据，并确定所述物体的光谱。

14.一种用于在重建物体的光谱数据时使用的成像系统，所述成像系统包括：

光学单元；

检测器的像素阵列；以及

数据处理器，所述数据处理器用于接收和处理指示由所述像素阵列检测到的光的图像数据，并生成被成像的物体的重建的光谱数据；

其中，所述光学单元被配置且可操作用于在由所述像素阵列限定的检测平面上创建输入光场的光学图像的同时向所述输入光场施加预定角度码，所述图像数据因此是所述预定角度码和待确定的所述物体的光谱的函数。

15.根据权利要求14所述的成像系统，其中，所述光学单元被配置用于在所述像素阵列的至少N个像素上成像所述物体，从而允许重建所述被成像的物体的N个光谱带。

16.根据权利要求14或15所述的成像系统，其中，所述光学单元包括色散单元和透镜模块，所述透镜模块包括一个或多个透镜，所述透镜模块的给定相对定向和所述色散单元的色散图案定义所述光学单元的有效光谱透射率，所述预定角度码由所述有效光谱透射率定义。

17.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述色散单元包括标准具。

18.根据权利要求14到17中的任一项所述的成像系统，其中，所述色散单元是可调谐的，使能够实现所述色散单元的色散图案的可控变化。

19.根据权利要求14到17中的任一项所述的成像系统，其中，所述色散单元包括具有预定色散图案的色散元件。